湿喷砼技术及成套装备研发范文

《中国科技信息杂志》2014年第Z2期

一、干、湿喷砼力学性能对比研究

根据湿喷砼最优材料配比方案，进行实验室干、湿喷砼力学性能测试。（1）在实验室用RMT试验机做单轴抗压和抗拉试验，用TZS型数显抗折试验机做抗折强度试验，实验表明：①相对于干喷砼，湿喷砼1天的抗压、抗拉、抗折强度分别提高555%、394%、200%。湿喷砼的1天强度远远大于干喷砼，喷砼不仅能够封闭围岩，防止风化、潮解引起的围岩剥落和强度降低，形成临时支护，避免局部松动岩石块的冒落，最主要的是湿喷砼能够快速提高强度，形成的支护力可有效避免砼体开裂、掉渣。②相对于干喷砼，湿喷砼7、28d的抗压强度分别提高68%、60%，抗拉强度分别提高81%、78%，抗折强度分别提高58%、54%。更高的抗压强度能够提高巷道的支护强度，而后期更高的抗拉、抗折强度有利于解决砼体开裂的问题。（2）进行大尺度抗折实验，实验表明：在水灰比，速凝剂与水泥比例，水泥、砂子、石子配比等条件不变时，湿喷砼厚度在120mm～150mm时，湿喷砼试件的抗折强度几乎不再增加。喷层过厚影响其柔性，不利于形成喷层-围岩共同承载体，喷层太薄影响其支护强度。最终试验得出湿喷喷层厚度在同等条件下干喷喷层厚度80%左右时，可达到与干喷相当的支护效果，且节约喷砼材料20%左右。湿喷系统设计为：建立地面配料和搅拌、井下湿喷砼系统，在地面用双卧轴强制式砼搅拌机搅拌砼，然后用适合煤矿用的防爆罐车把砼（加入水化剂）运至湿喷地点，接着把罐车内砼加入到湿喷机，最后进行喷射。

二、湿喷砼实施效果分析

1湿喷砼现场强度测量与分析在同忻煤矿现场进行喷砼强度测试，分别喷射干、湿喷大板，同时对喷砼试件取样，利用高校实验室设备进行抗压、抗拉和黏结强度试验。单轴抗压强度实验现场喷射的湿喷大板1d、14d单轴抗压强度约为干喷大板的2.12倍和2.07倍。湿喷砼的1d强度远远大于干喷砼，喷射砼不仅能够封闭围岩，防止风化、潮解引起的围岩剥落和强度降低，避免局部松动岩块的冒落，最主要的是湿喷砼能够快速提高早期强度，达到初期强支的目的；而湿喷砼14d强度高达30.310MPa，有利于后期强护。单轴抗拉强度实验现场喷射的湿喷大板7d黏结强度是干喷大板的1.3倍，早期高黏结强度能解决砼在巷道淋水区难以喷上去的问题；湿喷砼28d黏结强度平均达2.005MPa，是干喷砼的1.4倍，长期高黏结强度可以解决砼体掉渣等问题。

2湿喷砼回弹量测量与分析在施工过程中，减少了喷射砼的回弹量，有效节约了成本。现场回弹量测试见表4。统计结果表明，湿喷法相比干喷法显著减少了回弹损失，帮部减少回弹18.7%；顶部较少回弹21.2%，提高生产效率，降低总成本，为施工企业带来了经济效益。

三、结语

同忻矿干喷作业时粉尘中SiO2游离含量低于10%，下风侧10m的总粉尘浓度一般为80mg/m3～100mg/m3，呼吸性粉尘浓度为10mg/m3～20mg/m3，而湿喷总粉尘浓度为1-2mg/m3，呼吸性粉尘浓度为0.1mg/m3～0.3mg/m3（现场测得的粉尘浓度是由掘进等因素产生），远远达到了煤矿安全作业规程中的标准（总粉尘不得高于10mg/m3、呼吸性粉尘不得高于3.5mg/m3），实现了无粉尘湿喷，改善了井下空气质量，有效避免了工人呼入呼吸性粉尘产生的危害。总之，湿喷砼技术在大同矿区现场试验以来，提高巷道喷砼支护强度，保证巷道安全；降低回弹率，有效地节约人力成本，减少工人的劳动强度；降低粉尘浓度，创造良好的作业环境，有效防止矽肺病的发生。而且能增加效益，采用湿喷砼技术效果明显，应用前景广阔。

作者：王利栋单位：太原理工大学矿业工程学院